KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Der Golfstrom ist nicht nur eine der stärksten Meeresströmungen. Die mit ihm transportierte Wärme ist insbesondere für das vergleichsweise milde Klima in Europa verantwortlich.

Bergung einer Verankerung im Atlantik – Foto: R. Zantopp / GEOMAR.

Ein internationales Forscherteam untersuchte nun, wie sich das Verhalten dieses Stromsystems, wie auch anderer westlicher Randströme, im letzten Jahrhundert verändert hat. Dazu trugen sie eine Vielzahl von Beobachtungsdaten und Modellsimulationen zusammen und kamen zu dem Ergebnis, dass sich diese Stromsysteme zwei- bis dreimal so rasch erwärmt haben als der Rest des Ozeans. Neben der direkten Wirkung auf das Klima, ist auch die dadurch reduzierte Aufnahmefähigkeit von Kohlendioxid von besonderer Bedeutung.
Eisfreie Küsten bis in Regionen nördlich des Polarkreises, Laubwälder und Getreideanbau, wo in anderen Erdteilen auf gleichem Breitenkreis subpolare Bedingungen vorherrschen – das Klima Mittel- und Nordeuropas ist dank des Golfstroms und seiner sich weit nach Norden erstreckenden Ausläufer vom Klima her sehr begünstigt. Die warme Meeresströmung, die ihren Ursprung im Golf von Mexiko hat, transportiert bis zu 100 Mio. Kubikmeter Wasser pro Sekunde an der amerikanischen Ostküste entlang nach Norden. Dabei ist der Golfstrom nur eine von mehreren sogenannten westlichen Randströmen, die für die Umverteilung von Wärme und Feuchte zwischen den Subtropen und Polargebieten verantwortlich sind. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat nun untersucht, inwieweit sich diese warmen Strömungen im Laufe des letzten Jahrhunderts verändert haben. Die Ergebnisse, die nun ein der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurden, zeigen, dass die Erwärmung dieser Stromsysteme besonders stark ausfällt und mit einer leichten polwärtigen Verlagerung einhergeht. Dies kann auch Konsequenzen für die Aufnahme von Kohlendioxid im Ozean haben, die bei höheren Temperaturen geringer ausfällt.

„Wir haben insgesamt acht verschiedene globale Beobachtungsdatensätze der Temperatur angeschaut sowie Meeresströmungen mit Hilfe eines hochauflösenden Ozeanmodells unter Nutzung von Beobachtungsdaten simuliert“, erläutert Prof. Dr. Martin Visbeck, Co-Autor der Studie und Leiter der Physikalischen Ozeanographie am Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR). „Mit dieser Studie konnten wir zeigen, dass alle westlichen Randstromregionen über die letzten 100 Jahre eine deutlich stärkere Erwärmung als das globale Mittel zeigen“, so Visbeck weiter. Die Gründe dafür sind nicht vollständig verstanden. „Wir dachten erst an systematische Verstärkung im Windfeld. Dies hat sich so klar nicht bestätigt nur eine leichte polare Verschiebung der Windsysteme ließ sich finden. Alles deutet auf eine Veränderung der globalen Ozeanzirkulation durch den Klimawandel hin mit expandierenden Subtropen“, meint Professor Visbeck. Um der Ursache des Befunds weiter auf die Spur zu kommen, werden zwei Dinge benötigt: weitere, lange Modellsimulationen und vor allem Langzeitbeobachtungen in den westlichen Randstromsystemen um klimabedingte Trends von natürlichen Schwankungen zu trennen. „Der Patient Ozean braucht eine Art Langzeit-EKG, denn mit sporadischen Messungen werden wir die Ursache nur sehr schwer finden. Solche Erwärmungstrends haben auch noch andere Langzeitfolgen, wie zum Beispiel eine reduzierte Aufnahme von Kohlendioxid, die wiederum die Klimaerwärmung weiter verstärkt. Hier müssen wir aufpassen, um schwerwiegende Langzeitfolgen zu vermeiden“, resümiert Visbeck.

Originalpublikation
Wu, L., W. Cai, L. Zhang, H. Nakamura, A. Timmermann, T. Joyce, M. J. McPhaden, M. Alexan-der, B. Qiu, M. Visbeck, P. Chang, and B, Giese, 2012: Enhanced warming over the global subtropical western boundary currents. Nature Climate Change, DOI: 10.1038/NCLIMATE1353

Die Wahrscheinlichkeit für kalte, schneereiche Winter in Mitteleuropa steigt, wenn die Arktis im Sommer von wenig Meereis bedeckt ist.

Das Eis wird weniger, unsere Winter werden kälter – Foto: AWI

Wissenschaftler der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung einen Mechanismus entschlüsselt, wie eine schrumpfende sommerliche Meereisbedeckung die Luftdruckgebiete in der arktischen Atmosphäre verändert und darüber unser europäisches Winterwetter mitbestimmt. Diese Ergebnisse einer globalen Klimaanalyse haben sie kürzlich in einer Studie in der Fachzeitschrift Tellus A veröffentlicht.

Taut im Sommer das arktische Meereis besonders stark ab, wie in den letzten Jahren beobachtet, kommt es zur Verstärkung zweier wesentlicher Effekte: Zum einen legt das Verschwinden der hellen Eisoberfläche den dunkleren Ozean frei, wodurch sich dieser im Sommer unter Sonneneinstrahlung stärker erwärmen kann (Eis-Albedo-Rückkopplung). Zum anderen kann das zurückgegangene Eis nicht mehr verhindern, dass im Ozean gespeicherte Wärme an die Atmosphäre abgegeben wird (Deckel-Effekt). Durch die geringere Meereisbedeckung wird somit insbesondere im Herbst und Winter die Luft stärker als in früheren Jahren erwärmt, denn in dieser Zeit ist der Ozean wärmer als die Atmosphäre. „Diese erhöhten Temperaturen sind anhand aktueller Messdaten in den arktischen Gebieten nachweisbar“, berichtet Ralf Jaiser, Erstautor der Veröffentlichung von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts.

Durch die bodennahe Erwärmung der Luft kommt es zu aufsteigenden Bewegungen, die Atmosphäre wird instabiler. „Wir haben die komplexen nichtlinearen Prozesse analysiert, die hinter dieser Destabilisierung stecken, und gezeigt, wie sich die so veränderten Bedingungen in der Arktis auf typische Zirkulations- und Luftdruckmuster auswirken“, so Jaiser weiter. Eines dieser Muster ist der Luftdruckgegensatz zwischen der Arktis und den mittleren Breiten: die sogenannte Arktische Oszillation mit den Azoren-Hochs und Island-Tiefs, die man aus dem Wetterbericht kennt. Ist dieser Gegensatz hoch, entsteht ein starker Westwind. Er trägt im Winter warme, feuchte atlantische Luftmassen bis tief nach Europa, wie in den letzten beiden Wintern. Bleibt dieser aus, kann kalte arktische Luft bis nach Europa vordringen. Die vorliegenden Modellrechnungen zeigen, dass der Luftdruckgegensatz bei geringerer sommerlicher arktischer Meereisbedeckung im darauf folgenden Winter abgeschwächt wird, so dass arktische Kälte bis in die mittleren Breiten vordringen kann.

Trotz der geringen Meereisausdehnung im Sommer 2011 ist bei uns in Deutschland ein kalter, schneereicher Winter bis zum Januar ausgeblieben. Jaiser erklärt das folgendermaßen: „Natürlich spielen im komplexen Klimasystem unserer Erde viele weitere Faktoren eine Rolle, die sich teilweise gegenseitig überdecken. Unsere Modellvorstellung erklärt die Mechanismen, wie sich regionale Änderungen in der arktischen Meereisbedeckung global und über einen Zeitraum von Spätsommer bis Winter auswirken. Weitere Mechanismen hängen beispielsweise mit der Schneebedeckung Sibiriens oder tropischen Einflüssen zusammen. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Einflussfaktoren sind dabei Gegenstand zukünftiger Forschungsarbeiten und bilden so bislang eine Unsicherheit für Prognosen.“

Weitere Mechanismen zu finden, zu analysieren und mit ihrer Hilfe in Modellen das Klimasystem „Erde“ korrekt abzubilden, ist das Ziel der Potsdamer Forscher. „Unsere Arbeiten tragen dazu bei, die bestehenden Unsicherheiten der globalen Klimamodelle zu verringern und glaubwürdigere regionale Klimaszenarien zu entwickeln – eine wichtige Grundlage, damit die Menschen sich an veränderte Bedingungen anpassen können“, ordnet Prof. Dr. Klaus Dethloff, der die Sektion Atmosphärische Zirkulation an der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts leitet, die Studien ein.

Originalpublikation:
R. Jaiser, K. Dethloff, D. Handorf, A. Rinke, J. Cohen, Impact of sea ice cover changes on the Northern Hemisphere atmospheric winter circulation, Tellus A 2012, 64, 11595, doi:10.3402/tellusa.v64i0.11595

Wanderalbatrosse haben ihre Nahrungssuche in den letzten Jahrzehnten den veränderten Windverhältnissen auf der Südhalbkugel angepasst.

Wanderalbatros wird mit Sender bestückt – Foto: David Gremillet/CNRS

Die Luftströmungen dort haben an Intensität zugenommen und sich nach Süden verlagert. Dadurch ist das Futter für die Albatrosse schneller von den Brutkolonien aus erreichbar. Die Vögel verbringen somit jetzt weniger Zeit mit der Nahrungssuche. Zudem habe sich der Bruterfolg verbessert und die Tiere hätten in den letzten Jahrzehnten um durchschnittlich ein Kilogramm an Gewicht zugelegt, schreibt ein internationales Forscherteam in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins SCIENCE.

Diese positiven Folgen des Klimawandels könnten jedoch von kurzer Dauer sein, wenn die prognostizierten Klimaszenarien eintreten und sich die Windmuster der Antarktis weiter verschieben, warnen die Forscher.

Für ihre Studie hatten die Biologen Daten zur Dauer der Nahrungssuche und zum Bruterfolg der letzten 40 Jahre sowie zur Ernährung und Gewicht der letzten 20 Jahre von Wanderalbatrossen (Diomedea exulans) auf den Crozetinseln ausgewertet. Die Inselgruppe liegt zentral im südlichen Indischen Ozean – etwa in der Mitte zwischen Madagaskar und der Antarktis. Sie gehört zu den Französischen Antarktisgebieten und befindet sich im stürmischsten Teil des Südpolarmeeres. Die neuen Erkenntnisse sind Ergebnis einer Zusammenarbeit des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CEBC-CNRS) und des deutschen Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ).

Dank miniaturisierter Tracking-Geräte konnten die Forscher die Nahrungssuche der Albatrosse im Umkreis von bis zu 3500 Kilometern um die Brutkolonie verfolgen. Dabei zeigte sich, dass sich die Nahrungssuche mit den Windverhältnissen in den letzten zwei Jahrzehnten verändert hat. Im Durchschnitt fliegen die Wanderalbatrosse jetzt schneller als in den 1990er Jahren in weiter südwärts. „Das führt dazu, dass sie schneller Nahrung aufnehmen können, kürzer in der Luft sind und damit eher am Nest zurück sind. Dadurch hat sich der Bruterfolg verbessert“, erklärt Dr. Henri Weimerskirch vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CEBC-CNRS). Überrascht waren die Forscher, dass die Weibchen und Männchen in den letzten zwei Jahrzehnten durchschnittlich ein Kilo zugenommen haben, was rund einem Zehntel des Körpergewichts entspricht. Dies könnte nicht nur ein Resultat des häufigeren Wechselns beim Brüten und Füttern sein, sondern auch eine Anpassung an den Klimawandel: Mit zunehmenden Gewicht können die Vögel besser mit Sturm umgehen.

“Die Population der Wanderalbatrosse ist auf den Crozetinseln durch die Langleinenfischerei in den nördlicheren Gewässern zurückgegangen. Früher sind viele Weibchen an den kilometerlange Leinen mit Fischköder umgekommen”, berichtet Dr. Maite Louzao Arsuaga, die vom 2009 bis 2011 am UFZ an der Modellierung der Albatrossflugbewegungen geforscht hat. “Durch die veränderten Windverhältnisse suchen die Weibchen jetzt aber zunehmend im Süden nach Nahrung, wo diese Art der Fischerei bisher nicht so verbreitet ist. Dadurch hat sich die Population leicht erholt.” Allerdings rechnen Klimaszenarien für 2080 damit, dass sich die Westwinde noch weiter in Richtung Südpol verschieben werden. Dann müssten die Wanderalbatrosse wieder weiter fliegen, um optimale Segelbedingungen zu finden. Ob die Erholung der Population lange anhält, ist daher fraglich.

Die Gesamtpopulation des Wanderalbatros wird weltweit auf rund 8.000 Brutpaare geschätzt. Bei allen Populationen wurde in den letzten 25 Jahre ein teilweiser Rückgang registriert. Die Art ist hauptsächlich durch Beifang bei der Langleinenfischerei gefährdet. Aber auch das Einschleppen fremder Arten wie Ratten oder Katzen bedrohen die Brutkolonien. Daher ist es wichtig, die Monitoringprogramme zur Bestandsentwicklung auf dem Meer fortzusetzen sowie wirksame Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Dass sich der Lebensraum der Wanderalbatrosse über den Zuständigkeitsbereich mehrerer regionaler Fischerei-Managementorganisationen erstreckt, erschwert den Schutz der bedrohten Art zusätzlich.

Der Wanderalbatros fasziniert die Menschen seit Jahrhunderten: Mit einer Flügelspannweite von über drei Metern ist er der größte Seevogel der Welt und übertrifft in der Spannweite knapp den Andenkondor (Vultur gryphus). Die eleganten Segler, die die meiste Zeit ihres Lebens in der Luft verbringen, brüten auf Inseln im antarktischen Ozean. Auf der Suche nach Fischen und Kopffüßern wie Tintenfischen legen sie tausende Kilometer zurück. Oft folgen sie dabei Schiffen und ernähren sich auch vom Abfall. Das Gefieder der Wanderalbatrosse wird mit zunehmendem Alter schneeweiß. Bis zu 55 Jahre wurden die ältesten bekannten Wanderalbatrosse. Da die Aufzucht der Jungen ein ganzes Jahr dauert, brüten sie nur jedes zweite Jahr.

Zusätzlich zu den Ergebnissen, die jetzt in SCIENCE publiziert wurden, hat das internationale Forscherteam in einem Artikel im Journal of Applied Ecology besonders wichtige Gebiete für den Schutz dieser Art identifiziert. Diese Studie stellt Karten zur Verfügung, die zur Entwicklung eines künftigen Netzwerkes von Schutzzonen genutzt werden können und auf statistischen Modellen für die geeigneten Lebensräume dieser Indikatorart beruhen. “Weil die Art keine natürlichen Feinde hat und an der Spitze der Nahrungskette steht, eignet sie sich besonders gut als Indikator für den Zustand der marinen Ökosysteme“, sagt Dr. Thorsten Wiegand vom UFZ, der die Arbeit von Maite Louzao betreut hat. „Das könnte nicht nur helfen, eine einzelne Art, sondern das ganze Ökosystem Südpolarmeer zu schützen. Außerdem zeigt das Beispiel, dass die von uns entwickelten Methoden zur Modellierung von Lebensräumen breit anwendbar sind und auch für Szenarien des globalen Wandels genutzt werden können.“
Tilo Arnhold

Publikationen:

Henri Weimerskirch, Maite Louzao, Sophie de Grissac, Karine Delord (2012): Changes in Wind Pattern Alter Albatross Distribution and Life-History Traits. SCIENCE. 335: 221. 13 January 2012

Louzao, M., Pinaud, D., Péron, C., Delord, K., Wiegand, T., Weimerskirch, H. (2011): Conserving pelagic habitats: seascape modelling of an oceanic top predator. J. Appl. Ecol. 48 (1), 121 – 132

Das meteorologische Observatorium an der antarktischen Neumayer-Station III gilt von nun an ganz offiziell als Klimabeobachtungsstation.

Messungen an Neumayer-Station – Foto: Karolina Weber / AWI

Seit 30 Jahren messen die Meteorologen des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft täglich die Lufttemperatur in der Antarktis. Ein Ergebnis der Langzeitforschung: An der Neumayer-Station ist es in den vergangenen drei Jahrzehnten nicht wärmer geworden.

Klima wird von der Welt-Meteorologie-Organisation der Vereinten Nationen (WMO) als Mittel über einen Zeitraum von 30 Jahren definiert. Diese Jahresmarke hat das meteorologische Observatorium an der antarktischen Forschungsstation Neumayer III jetzt erreicht. Es gilt von nun an auch ganz offiziell als WMO-Klimabeobachtungsstation. „Im Jahr 1982 ist es uns zum ersten Mal gelungen, an allen Tagen des Jahres die Lufttemperatur zu messen. Heute, 30 Jahre später, erfasst unser Observatorium automatisch alle drei Stunden die Lufttemperatur, den Luftdruck, die Windgeschwindigkeit und andere Wetterdaten. Sie werden nach jeder Messung kodiert und per Email an andere Forschungsstationen in der Antarktis sowie an das globale Datennetz der Wetterdienste übertragen. Auf diese Weise helfen unsere Messwerte zum Beispiel, die Wettervorhersagen zu verbessern“, sagt der Meteorologe und wissenschaftliche Leiter des Observatoriums Dr. Gert König-Langlo.

Um verlässliche Temperaturdaten erheben zu können, setzen die Meteorologen des Alfred-Wegener-Institutes auf ein Thermometer der besonderen Art. Dabei handelt es sich um einen vor Sonnenstrahlung geschützten, temperatur-empfindlichen Platindraht. Er ist in zwei Metern Höhe am Observatoriumsturm angebracht, wird bei jeder Messung mit Umgebungsluft umwirbelt und von einem Computer ausgelesen. „Die Stabilität dieses Messsystems überprüfen wir regelmäßig mit Eichthermometern“, erklärt Gert König-Langlo.

Auf diese Weise ist im Laufe der Zeit ein aussagekräftiger Datensatz entstanden. „An der Station war es in den vergangenen 30 Jahren im Jahresmittel minus 16,0 Grad Celsius kalt. Das Jahr 1996 gilt mit einer Durchschnittstemperatur von minus 14,3 Grad Celsius als das wärmste Jahr der vergangenen drei Jahrzehnte, das Jahr 2000 mit minus 17,8 Grad Celsius als das kälteste“, sagt Gert König-Langlo.

Gleichzeitig belegen die Messungen, dass es an der Forschungsstation auf dem Ekström-Schelfeis nicht wärmer geworden ist – ganz im Gegensatz zur Antarktischen Halbinsel. Dafür haben jedoch die Sonnenscheindauer und der Luftdruck an der Neumayer-Station deutlich zugenommen. „Unsere Wetterdaten zeigen, dass jener Teil der Antarktis, in dem unsere Station steht, häufiger unter Hochdruckeinfluss gerät. Wir haben also immer häufiger einen wolkenfreien Himmel. Und wo in polaren Regionen die Wolkendecke fehlt, wird Wärme ungehindert abgestrahlt und die unteren Luftschichten kühlen aus“, erläutert Gert König-Langlo.

Diese Entwicklung sei jedoch eine regionale Veränderung und die Messwerte von der Neumayer-Station III keinesfalls repräsentativ für die globalen Klimaveränderungen. „Nur im Zentrum der Antarktis ist es nicht wärmer geworden. An der Antarktischen Halbinsel dagegen ist die Durchschnittstemperatur um bis zu drei Grad Celsius angestiegen. Eine ähnliche Erwärmung beobachten wir auch in der Arktis“, sagt Gert König-Langlo.

Warum sich die Temperaturkurve von der Neumayer-Station so deutlich von jenen der Forschungsstationen auf der Antarktischen Halbinsel unterscheidet, sei noch Gegenstand aktueller Forschung. „Weitere Messungen und Forschungsanstrengungen sind notwendig, um diesen Sachverhalt zu klären“, sagt Gert König-Langlo.

Eine Studie der UNO zeigt die Zusammenhänge von Klimawandel, Migration und Konflikten auf.

Studie zum Klimawandel in Afrika

In Afrika schreitet der Klimawandel schon heute merklich voran. So stieg die durchschnittliche Temperatur in der westafrikanischen Sahelzone von 1970 bis 2006 um durchschnittlich 1 Grad, in anderen Gebieten sogar um bis zu 2 Grad.

Eine solch drastische Erwärming hat enorme Auswirkungen auf Niederschläge, Vegetation und Bevölkerung. Eine Studie der UNO, die jetzt auf dem Klimagipfel in Durban vorgestellt wurde zeigt diese Veränderungen für 17 westafrikanische Länder auf.

Die Studie entstand in Zusammenarbeit von UNEP und weiteren Einrichtungen. UNEP-Direktor Achim Steiner zur Studie: „Die Analyse unterstreicht, wie die Konkurrenz von Gemeinschaften um knappe Ressourcen wie Land, Wasser und Wälder in Westafrika bereits Realität ist. Die regionale Zusammenarbeit bildet den Schlüssel dafür, Spannungen abzubauen, Risiken zu beherrschen und die Möglichkeiten zunehmender Konflikte durch die Umweltveränderungen ausgelöste Migration zu drosseln.“

Die gesamte Studie „Livelihood Security: Climate Change, Migration and Conflict in the Sahel” (Sicherheit der Lebensgrundlagen: Klimawandel, Migration und Konflikt im Sahel) finden Sie hier.

Erdgeschichtliche Klimaveränderungen haben das Schicksal der Vorfahren des modernen Menschen beeinflusst – warum aber manche evolutionäre Varianten entstanden oder verschwanden, war bislang unklar.

Fossiler Schädel – Foto: Martin Trauth / Uni Potsdam

Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der Universität Potsdam haben nun eine neuartige Betrachtungsweise für die Entwicklung der vergangenen fünf Millionen Jahre vorgelegt. Eine nichtlineare statistische Analyse von Ablagerungen auf dem Meeresboden vor Afrika deutet darauf hin, dass abrupte Änderungen der Schwankungsneigung des Klimas die Evolution des Menschen entscheidend geprägt haben könnten. Zunächst drei solcher urzeitlicher Kipp-Punkte haben die Forscher ausgemacht.

„Dass Klimaänderungen für die Menschheitsgeschichte bedeutsam sind, wurde schon lange angenommen – aber bisher nie wirklich statistisch belegt“, sagt Jonathan Donges vom PIK, Leitautor der in den renommierten Proceedings of the National Academy of Sciences diese Woche veröffentlichten Studie. Dieser Beleg sei aber wichtig. „Wir können erstmals zeigen, dass das Zusammentreffen von Veränderungen der Schwankungsneigung des Klimas und solchen in der frühmenschlichen Evolution mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Zufall war“, so Donges. Entscheidend sei der Wechsel von Zeiten geringer Klimaschwankungen zu solchen starker Klimaschwankungen – „also gleichsam die Änderungen der Änderungen“. Diese erhöhten offenbar den Selektionsdruck.

Staubspuren auf dem Boden der Ozeane als Datenlieferant
Statt längerer Trends haben sich die Forscher vergleichsweise kurzfristige Veränderungen angeschaut, die allerdings immer noch einige tausend Jahre umfassen. Die mathematische Auswertung der Millionen Jahre umfassenden Zeitreihen stützte sich auf Daten, die marine Geologen bereits vor längerer Zeit veröffentlichten. Sie stammen aus Bohrkernen aus dem Untergrund des indischen und atlantischen Ozeans sowie des Mittelmeeres. Hier finden sich Spuren von Wüstenstaub, die Rückschlüsse auf das zu bestimmten Zeiten an Land herrschende Klima zulassen.

Dabei konnten die Forscher auch einige der Mechanismen identifizieren, welche die Klimaänderung vermutlich ausgelöst haben. So hat sich etwa der Zufluss von warmem Wasser aus dem Pazifik Richtung Afrika verringert, weil sich in der Region des heutigen Indonesiens Landmassen verschoben. Da Meeresströmungen aber Förderbänder für Wärme sind, veränderten sich in der Folge die regionalen Temperaturen und Niederschläge in Afrika. Dies hatte wiederum Auswirkungen auf die örtliche Pflanzenwelt und damit den Tierbestand sowie Vormenschen wie den Australopithecus, der vor etwa einer Million Jahren ausstarb. Andere Vorläufer des Menschen hingegen konnten sich unter den geänderten Bedingungen plötzlich besser durchsetzen, weil sie anpassungsfähiger waren. „Der Generalist Homo hatte im stärker schwankenden Klima bessere Chancen als spezialisiertere Vormenschen“, so Donges.

Blick auf die Vergangenheit schärft den auf die Zukunft
Der Blick auf die Vergangenheit könnte auch den auf die Zukunft schärfen helfen. „Klimaänderungen haben Auswirkungen auf die Lebensbedingungen des Menschen – und was in der Vergangenheit viele hunderttausend Jahre gedauert hat, das könnte durch den menschengemachten Treibhauseffekt jetzt im Zeitraffer ablaufen“, erklärt der Leiter des Forschungsteams und Ko-Autor Jürgen Kurths. Eine der drei relevanten Perioden vor gut drei Millionen Jahren gilt von den Temperaturen her als Gegenstück zu einer Welt mit ungebremstem CO2-Ausstoß Ende unseres Jahrhunderts. „Dabei geht es nicht um eine Übertragung Eins zu Eins, sondern um das Verstehen der grundlegenden Mechanismen von Klimaveränderungen“, so Kurths. „Die so genannte Paläo-Klimatologie dient oft der Überprüfung von Annahmen für das Klima von Heute, Morgen und Übermorgen.“

„Es ist ein großer Schritt nach vorn, dass endlich die Methoden der nichtlinearen Physik auch in der Forschung zur Entwicklung der Menschheit genutzt werden können“, sagt Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des PIK und gleichfalls einer der Ko-Autoren der Studie. Er ist einer der Pioniere bei der Anwendung dieser auch als Chaostheorie bekannten Disziplin in der Erdsystemforschung. „Besser und besser gelingt es uns, komplexe dynamische Systeme zu verstehen“, so Schellnhuber. „Und dabei zeigt sich immer mehr, dass es sich hier nicht um ein Glasperlenspiel handelt, sondern ein außerordentlich relevantes Forschungsfeld – gerade mit Blick auf den Klimawandel.“

Originalpublikation
Donges, J., Donner, R.V., Trauth, M.H., Marwan, N., Schellnhuber, H.J., Kurths, J.: Nonlinear detection of paleoclimate-variability transitions possibly related to human evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences [doi:10.1073/pnas.0709640104]

Hohe Methankonzentrationen in sibirischen Küstengewässern, die auf tauende Permafrostböden zurückgeführt wurden, machten 2010 weltweit Schlagzeilen.

Hohe Methan-Konzentration in Laptev-See – Foto: T. Klagge / IFM-GEOMAR

Eine Studie deutscher, kanadischer und russischer Wissenschaftler unter Leitung des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) zeigt jedoch, dass in diesem Fall nicht der aktuelle Klimawandel schuld ist. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research – Oceans“ erschienen.

Die globale Erwärmung birgt viele Gefahren. Dazu gehört auch das mögliche Auftauen von Permafrostböden in der Arktis. Methan, das bisher im Permafrost gebunden war, könnte in die Atmosphäre gelangen und als effektives Treibhausgas die Erwärmung der Atmosphäre weiter beschleunigen, so die Befürchtung. Tatsächlich belegten wissenschaftliche Studien in den vergangenen Jahren hohe Methankonzentrationen in den flachen Küstenmeeren Ostsibiriens. Der Schluss lag nahe, dass der Permafrost im Meeresboden bereits abtaut und Methan ins Wasser entlässt. Wissenschaftler des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) haben zusammen mit Kollegen aus Russland und Kanada diese Vermutung überprüft. Ihr Ergebnis: „Die Methankonzentrationen vor den sibirischen Küsten sind keine Folge der aktuellen Klimaerwärmung, sondern Spätfolgen einer Klimaveränderung, die vor etwa 10.000 Jahren begann“, erklärt Dr. Igor Dmitrenko vom IFM-GEOMAR. Er ist Erstautor der Studie, die in der internationalen Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research – Oceans“ erschienen ist.

Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler unter anderem hydrographische und meteorologische Daten des Staatlichen Instituts für Arktis und Antarktisforschung (AARI) Russlands, die bis ins Jahr 1920 zurückreichen. Sie ergänzten diesen umfangreichen Datensatz mit neueren Messungen, die zwischen 1993 und 2009 im Rahmen des deutsch-russischen Projektes „System Laptev-See“ in den ostsibirischen Schelfgebieten gewonnen wurden. „Tatsächlich zeigen diese Daten eine deutliche Erwärmung der unteren bodennahen Wasserschichten von 2,1 Grad Celsius seit Mitte der 1980er Jahre“, sagt Dr. Dmitrenko. Diese Ergebnisse verbanden die Forscher mit Modellrechnungen zur Entwicklung des Permafrostbodens. Dabei fanden sie heraus, dass der angenommene Tauprozess im unterseeischen Permafrost nicht mit dem aktuellen Temperaturanstieg erklärt werden kann.

Gebildet haben sich die Permafrostböden während der Eiszeiten, als der heutige Meeresboden der sibirischen Schelfgebiete noch Land war. Erst vor rund 8500 Jahren wurden sie am Ende der jüngsten Eiszeit überschwemmt. Damals stieg die Temperatur im Boden von durchschnittlich minus 13,5 Grad Celsius auf nur noch minus 1,5 Grad Celsius „Das war der radikalste Temperaturwechsel seitdem“, betont Dr. Dmitrenko. Die Modellrechnungen zeigen, dass damals ein sehr langsamer Tauprozess begonnen hat, der bis heute anhält. „Die hohen Methankonzentrationen im Wasser der sibirischen Schelfgebiete sind also wahrscheinlich keine Folge des jüngsten Temperaturanstieges in der Arktis, sondern Spätfolgen der Erwärmung am Ende der Eiszeit“, so Dmitrenko.

Bis der aktuelle, von Menschen verursachte Klimawandel die unterseeischen Permafrostböden erreicht, kann noch viel Zeit vergehen. „Die dicken Sedimentschichten, die sich in den vergangenen Jahrtausenden auf dem Meeresboden abgelagert haben, sind eine gute Isolierschicht“, erklärt der Meereswissenschaftler. Wie lange sie hält, ist schwer zu ermitteln. „Das hängt von sehr vielen Faktoren ab, deshalb sind das eher spekulative Werte.“ Entwarnung in Sachen Klimawandel will Dmitrenko trotzdem nicht geben: „Erstens gelten unsere Ergebnisse nicht für Permafrostböden an Land. Und zweitens haben die von uns nachgewiesenen Temperaturerhöhungen im arktischen Ozean andere gravierende Auswirkungen auf das Klimasystem und die Ökologie der Arktis.“

Originalpublikation
Dmitrenko, I. A., S. A. Kirillov, L. B. Tremblay, H. Kassens, O. A. Anisimov, S. A. Lavrov, S. O. Razumov, M. N. Grigoriev. (2011:), Recent changes in shelf hydrography in the Siberian Arctic: Potential for subsea permafrost instability. J. Geophys. Res., 116, C10027, http://dx.doi.org/10.1029/2011JC007218

Unter dem Eindruck starker Unwetter zu Beginn des Weltklimagipfels im südafrikanischen Durban veröffentlichte Germanwatch jetzt zum siebten Mal den Globalen Klima-Risiko-Index.

Klimafolge: Entwicklungsländer am stärksten betroffen – Foto: D. Ott – Fotolia.com

Dieser untersucht sowohl für das Jahr 2010 als auch für die letzten zwanzig Jahre, welche Länder besonders stark von Wetterextremen wie Überschwemmungen und Stürmen betroffen waren. Der Globale Klima-Risiko-Index basiert auf Daten der weltweit anerkannten Datenbank der Münchener Rück.

Sven Harmeling, Teamleiter Internationale Klimapolitik bei Germanwatch und Autor der Studie: “Die beiden außergewöhnlichsten Wetterkatastrophen im Jahr 2010 haben ihren Fußabdruck im Klima-Risiko-Index hinterlassen. Die Überschwemmungen, die weite Teile Pakistans unter Wasser gesetzt, mehr als 1500 Tote und Milliardenschäden verursacht haben, begründen den ersten Platz von Pakistan als meist betroffenem Land. Die Hitzewelle in Russland hat nach  den Erhebungen zu mehr als 50.000 Toten geführt. Große Teile des Landes standen in Flammen. Das Land steht auf Platz vier des Klima-Risiko-Index.” Gleichzeitig gebe es hier nach Studien des Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) mit 80prozentiger Wahrscheinlichkeit einen signifikanten Einfluss des menschgemachten Klimawandels auf die Entstehung der Hitzewelle.

Guatemala und Kolumbien waren infolge von Stürmen beziehungsweise Überschwemmungen im Jahr 2010 am zweit- und drittstärksten betroffen. Wenngleich die Auswertungen über die Schäden und Todesopfer keine Aussage darüber erlauben, welchen Einfluss der Klimawandel bereits bei diesen Ereignissen hatte, so lässt sich doch ein Bild der Verwundbarkeit der Staaten zeichnen.

Sven Harmeling: “Dies kann als ein Warnsignal verstanden werden, sich auf zukünftig möglicherweise vermehrte und stärkere Extremereignisse durch Katastrophenvorsorge und Anpassung an den Klimawandel besser vorzubereiten. Sich auf die Zukunft vorzubereiten, heißt hier aus der Vergangenheit zu lernen. Doch bleibt es bei den bisher vollkommen unzureichenden Klimaschutzversprechen der Regierungen weltweit, werden wir immer öfter die Grenzen von Katastrophenvorsorge und Anpassung sehen. Der Klimagipfel von Durban wird darüber mit entscheiden, ob das Klimaregime die notwendige Verbindlichkeit bekommen kann, um den globalen Emissionstrend umzukehren.

Insgesamt sind im Zeitraum 1991 bis 2010 circa 710.000 Menschen direkt durch Wetterextreme ums Leben gekommen, und es wurden Schäden von mehr als 2,3 Billionen US-Dollar (in Kaufkraftparitäten) verursacht. Unter den zehn Ländern, die im Durchschnitt der letzten 20 Jahren am stärksten von Wetterextremen betroffen waren, befinden sich ausnahmslos Entwicklungsländer. Hierzu zählen unter anderem Bangladesch, Myanmar und Honduras. Deutschland landete bei der Auswertung für das Jahr 2010 auf Platz 46, im langjährigen Vergleich (1990-2010) auf Platz 32.

Der Globale Klima-Risiko-Index 2012 ist in englischer Sprache sowie als deutsche Kurzfassung abrufbar